一種低成本含稀土鈰制備燒結釹鐵硼永磁體的方法
【技術領域】
[0001] 本發明屬于磁性材料技術領域，涉及一種燒結釹鐵硼的制備方法，特別是低成本 含稀土鈰的燒結釹鐵硼永磁體的制備方法。
【背景技術】
[0002] NdFeB系永磁材料是迄今為止發現的磁性能最高的實用型永磁材料。目前我國釹 鐵硼產量占全球的60%以上，預計未來其應用范圍和市場需求仍將持續擴大，釹鐵硼行業 對稀土元素 Nd的需求量大，且每年約以增幅20%的速度上漲，尋求Nd的替代金屬或探索新 一代永磁體迫在眉睫。
[0003] 自然界中Ce元素的儲量遠多于Nd元素，NcUCe元素多以共生礦形式存在，工業分 離提純的成本較高、難度大。稀土金屬Ce比稀土金屬Nd-Pr合金市場價格低，因而CeFeB永 磁合金較（Pr, Nd) FeB永磁合金具有明顯的價格優勢。研究表明，Ce2Fe14B在室溫下具有較 高的鐵磁性，且富稀土相中的富Ce相較富Nd相具有更好的流動性，能夠制備出致密度高、 結構一致性好的永磁體。這從根本上提高了永磁體J-H退磁曲線的方形度。方形度作為燒 結釹鐵硼永磁體的磁參量之一，受磁體化學成分、晶體結構晶體取向度、顯微組織、摻雜物、 等影響。
[0004] 然而Ce2Fe14B的磁矩Js和各向異性場H A都遠低于Nd 2Fe14B，須嚴格控制稀土鈰的 摻雜量，才能保證永磁體較高的磁性能。本發明通過摻雜合適劑量的鈰，在保證磁性能達標 的同時，減少鐠釹的用量，制備出方形度很高的永磁體。
【發明內容】
[0005] 現有技術公布了在制備低性能燒結釹鐵硼永磁體時（N35N)，通過摻雜鈰，能減少 鐠釹的需求量，降低生產成本。本發明與現有公布的含鈰配方制備燒結釹鐵硼磁體相比，低 廉的稀土鈰替代貴稀土釹的比例達到15% (質量分數），使得配方成本更低，且性能能達到 MO等級。
[0006] 為實現上述目的，本發明采用如下技術方案：
[0007] -種低成本含稀土鈰制備燒結釹鐵硼永磁體的方法，包括以下步驟：
[0008] (1)按質量分數準備以下合金原材料：25. 5% Nd、4. 5% Ce、66. 15% Fe、l% B、 0. 6% Nb、0. 4% Zr、l% Co、0. 7% A1、0. 15% Cu，利用真空感應速凝鑄片爐將配比好的 金屬原材料在1200-1400°C溫度下進行熔煉，熔煉前爐室先抽真空，再充入保護氣體高 純氬氣，原材料熔化后的合金液經電磁攪拌均勻，澆注到旋轉的水冷銅棍上，合金溶液在 102-104°C /s的冷速下快速冷卻形成厚度為0. 2-0. 5mm的合金薄片；
[0009] (2)利用氫碎爐，在0.1 MPa氫氣壓下吸氫，550°C溫度下脫氫，將釹鐵硼合金薄片 破碎成120-200 μ m的釹鐵硼合金顆粒；
[0010] ⑶將步驟⑵得到的顆粒進一步經過氣流磨破碎成3. 0-4. 5 μ m的釹鐵硼合金粉 末；
[0011] (4)利用磁場壓機，將步驟⑶中粉末在I. 8T的磁場下取向成型，再經過冷等靜 壓，壓力為200MPa，得到的初坯密度為4. 5-5. Og/cm3;
[0012] (5)將壓坯置于真空燒結爐中，在1060-1100°C燒結保溫3-4小時；一級回火溫度 為850-950°C，保溫1-2小時；二級回火溫度為500-600°C，保溫3-4小時；最終獲得燒結永 磁體。
[0013] 所述步驟（1)中熔煉溫度為1380°C。
[0014] 所述步驟（5)中燒結溫度為1070°C，燒結時間為4小時；一級回火溫度為850°C， 保溫1. 5小時；二級回火溫度為490°C，保溫4小時。
[0015] 本發明的有益效果：
[0016] 本發明的鈰摻雜燒結永磁體方形度高，經檢測磁性能達到中低牌號等級。本發明 與現有公布的含鈰配方制備燒結釹鐵硼磁體相比，低廉的稀土鈰替代貴稀土釹的比例達到 15% (質量分數），使得配方成本更低，且性能能達到MON等級。
【具體實施方式】
[0017] 本發明的實施例僅用于說明本發明的技術方案，并非限定本發明。
[0018] 利用本發明所述的低成本含稀土鈰制備MON燒結釹鐵硼永磁體。
[0019] (1)按質量分數準備以下合金原材料：25. 5% Nd、4. 5% Ce、66. 15% Fe、l% B、 0· 6% Nb、0. 4% Zr、l% Co、0. 7% Α1、0· 15% Cu，裝入真空熔煉爐先后經1380°C熔煉，合金 液在103°C /s左右的冷速下速凝甩帶成厚度為0. 28mm的合金薄片，再經氫爆爐破碎成粒徑 為200 μ m的顆粒，最后經氣流磨破碎成2. 5-3. 0 μ m左右的釹鐵硼合金粉末；
[0020] (2)利用磁場壓機，將上述步驟中的粉末在I. 8T的磁場下取向成型，再經過冷等 靜壓，壓力為200MPa，得到的初坯密度為4. 5-5. Og/cm3;
[0021] (3)將壓坯置于真空燒結爐中，在1070°C燒結保溫4小時；一級回火溫度為 850°C，保溫1. 5小時；二級回火溫度為490°C，保溫4小時；最終獲得燒結永磁體。
[0022] ⑷測試磁性能：20°C下的磁性能，結果如下表。
[0023]
【主權項】
1. 一種低成本含稀土鈰制備燒結釹鐵硼永磁體的方法，其特征在于，包括以下步驟： (1) 按質量分數準備以下合金原材料：25. 5%Nd、4. 5%Ce、66. 15%Fe、1%B、0. 6%Nb、 0. 4%Zr、l%Co、0. 7%A1、0. 15%Cu，利用真空感應速凝鑄片爐將配比好的金屬原材料在 1200-1400°C溫度下進行熔煉，熔煉前爐室先抽真空，再充入保護氣體高純氬氣，原材料熔 化后的合金液經電磁攪拌均勻，澆注到旋轉的水冷銅棍上，合金溶液在102_104°C /s的冷 速下快速冷卻形成厚度為〇. 2-0. 5mm的合金薄片； (2) 利用氫碎爐，在0.1 MPa氫氣壓下吸氫，550°C溫度下脫氫，將釹鐵硼合金薄片破碎 成120-200 ym的釹鐵硼合金顆粒； (3) 將步驟（2)得到的顆粒進一步經過氣流磨破碎成3. 0-4. 5 ym的釹鐵硼合金粉末； (4) 利用磁場壓機，將步驟（3)中粉末在I. 8T的磁場下取向成型，再經過冷等靜壓，壓 力為200MPa，得到的初坯密度為4. 5-5. Og/cm3; (5) 將壓坯置于真空燒結爐中，在1060-1KKTC燒結保溫3-4小時；一級回火溫度為 850-950°C，保溫1-2小時；二級回火溫度為500-600°C，保溫3-4小時；最終獲得燒結永磁 體。2. 根據權利要求1所述的低成本含稀土鈰制備燒結釹鐵硼永磁體的方法，其特征在 于，所述步驟（1)中熔煉溫度為1380°C。3. 根據權利要求1所述的低成本含稀土鈰制備燒結釹鐵硼永磁體的方法，其特征在 于，所述步驟（5)中燒結溫度為1070°C，燒結時間為4小時；一級回火溫度為850°C，保溫 1. 5小時；二級回火溫度為490°C，保溫4小時。
【專利摘要】本發明公開了一種低成本含稀土鈰制備燒結釹鐵硼永磁體的方法，按Nd25.5、Ce4.5、Fe66.15、B1Nb0.6、Zr0.4、Co1Al0.7、Cu0.15合金配比準備原材料，進行熔煉，熔化后的合金液攪拌均勻，澆注到旋轉的水冷銅棍上，快速冷卻形成厚度0.2-0.5mm的合金薄片；將釹鐵硼合金薄片破碎成120-200μm左右的釹鐵硼合金顆粒；經氣流磨進一步破碎成3.0-4.5μm的釹鐵硼合金粉末；粉末在壓型機中成型，經冷等靜壓進一步致密化。成型后的初坯的燒結溫度為1070℃，燒結時間為4小時。本發明制得的含稀土鈰成分的燒結永磁體具有明顯的成本優勢，經檢測磁性能均能達到中低牌號等級。
【IPC分類】B22F3/16, H01F1/057, H01F1/08, H01F41/02
【公開號】CN105118656
【申請號】CN201510590052
【發明人】何進, 張亞波, 史世文
【申請人】安徽萬磁電子有限公司
【公開日】2015年12月2日
【申請日】2015年9月16日